高中化學(xué)專題復(fù)習(xí)學(xué)案：化學(xué)反應(yīng)中的能量變化

1、高中化學(xué)專題復(fù)習(xí)學(xué)案:化學(xué)反應(yīng)中的能量變化(新課標(biāo)【考綱點(diǎn)擊】1. 了解化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的原因,能說出常見的能量轉(zhuǎn)化形式。2. 了解化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化,了解吸熱反應(yīng)、放熱反應(yīng)、反應(yīng)熱、燃燒熱、中和熱等概念。3. 了解熱化學(xué)方程式的含義,能用蓋斯定律進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的簡單計算。4. 了解能源是人類生存和社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)。了解合化學(xué)在解決能源危機(jī)中的重要作用。【核心要點(diǎn)突破】一、熱化學(xué)方程式【典題訓(xùn)練1】(2010·全國卷·T7·6分下面均是正丁烷與氧氣反應(yīng)的熱化學(xué)方程式(25 101Kp :(1C 4H 10 (g + 213O 2(g = 4 CO 2(g

2、+ 5H 2O (l ;H=-2878KJ/mol(2 C 4H 10 (g + 213O 2(g = 4 CO 2(g + 5H 2O (g ;H=-2658KJ/mol(3C 4H 10 (g + 29O 2(g = 4 CO (g + 5H 2O (l ;H=-1746KJ/mol(4C 4H 10 (g + 29O 2(g = 4 CO (g + 5H 2O (g ;H=-1526KJ/mol由此判斷,正丁烷的燃燒熱為A. -2878KJ/molB.-2658KJ/molC.-1746KJ/molD.-1526KJ/mol燃燒熱的概念:在101 kPa 時,1 mol 純物質(zhì)完全燃燒生

3、成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量,叫做該物質(zhì)的燃燒熱.在該題中穩(wěn)定的氧化物指的是生成 CO 2(g 和H 2O (l ,由此可知A 答案正確?！绢愵}拓展】熱化學(xué)方程式的書寫與計算應(yīng)注意的幾個問題與普通化學(xué)方程式相比,書寫熱化學(xué)方程式除了遵循書寫普通化學(xué)方程式外,還應(yīng)該注意以下幾點(diǎn):反應(yīng)熱H 與測定的條件(溫度、壓強(qiáng)有關(guān),因此書寫熱化學(xué)方程式時應(yīng)注明應(yīng)熱H 的測定條件。若沒有注明,就默認(rèn)為是在25、101KPa 條件下測定的。反應(yīng)熱H 只能寫在標(biāo)有反應(yīng)物和生成物狀態(tài)的化學(xué)方程式的右邊。H 為“-”表示放熱反應(yīng),H 為“+”表示吸熱反應(yīng)。H 的單位一般為kJ·mol -1(kJ/mol 。反

4、應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)不同,反應(yīng)熱H 不同。因此熱化學(xué)方程式必須注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)固體用“s”、液體用“l(fā)”、氣體用“g”、溶液用“aq”等表示,只有這樣才能完整地體現(xiàn)出熱化學(xué)方程式的意義。熱化學(xué)方程式中不標(biāo)“”或“”。熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)化學(xué)式前面的化學(xué)計量數(shù)僅表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量,不表示物質(zhì)的分子數(shù)或原子數(shù),因此化學(xué)計量數(shù)可以是整數(shù),也可以是分?jǐn)?shù)。熱化學(xué)方程式是表示反應(yīng)已完成的數(shù)量。由于H 與反應(yīng)完成物質(zhì)的量有關(guān),所以方程式中前面的化學(xué)計量系數(shù)必須與H 相對應(yīng),如果化學(xué)計量系數(shù)加倍,那么H 也加倍。當(dāng)反應(yīng)逆向進(jìn)行時,其反應(yīng)熱與正反應(yīng)的反應(yīng)熱數(shù)值相等,符號相反。在稀溶液中,酸跟堿發(fā)生中和反應(yīng)

5、生成1 mol 水時的反應(yīng)熱叫中和熱。書寫中和熱的化學(xué)方程式應(yīng)以生成1 mol 水為基準(zhǔn)。反應(yīng)熱可分為多種,如燃燒熱、中和熱、溶解熱等,在101Kpa 時,1 mol 純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量,叫做該物質(zhì)的燃燒熱。熱化學(xué)方程式與普通化學(xué)方程式的區(qū)別有三點(diǎn)不同(1熱化學(xué)方程式必須標(biāo)有熱量變化。(2熱化學(xué)方程式中必須標(biāo)明反應(yīng)物和生成物的狀態(tài),因?yàn)榉磻?yīng)熱除跟物質(zhì)的量有關(guān)外,還與反應(yīng)物和生成物的聚集狀態(tài)有關(guān)。(3熱化學(xué)方程式中各物質(zhì)的系數(shù)只表示各物質(zhì)對應(yīng)的物質(zhì)的量,因此,有時可用分?jǐn)?shù)表示,但要注意反應(yīng)熱也發(fā)生相應(yīng)變化練習(xí)1.(2010·新課標(biāo)全國卷·T11

6、83;6分 已知:HCN(aq與NaOH(aq反應(yīng)的H=-12.1 KJ·mol-1;HCl(aq與NaOH(aq反應(yīng)的H=-55.6 KJ·mol-1,則HCN在水溶液中的電離的H等于A.-67.7KJ·mol·L-1B.-43.5 KJ·mol·L-1C.+43.5 KJ·mol·L-1D.+67.7 KJ·mol·L-12.已知:2H2(g+O2(g=2H2O(lH=-571.6 kJ·mol-1H+(aq+OH-(aq=H2O(lH=-57.3 kJ·mol-1下列說

7、法中錯誤的是(A.式表示25 ,101 kPa時,2 mol H2和1 mol O2完全燃燒生成2 mol H2O(l放熱571.6 kJB.2H2(g+O2(g=2H2O(g中H大于 -571.6 kJ·mol-1C.將含1 mol NaOH的水溶液與50 g 98%的硫酸溶液混合后放出的熱量為57.3 kJD.將含1 mol NaOH的稀溶液與含1 mol CH3COOH的稀溶液混合后放出的熱量小于57.3 kJ二、燃燒熱、中和熱1.(2009·重慶高考下列熱化學(xué)方程式書寫正確的是(H的絕對值均正確A.C2H5OH(l+3O2(g=2CO2(g+3H2O(g H=-1

8、367.0 kJ/mol(燃燒熱B.NaOH(aq+HCl(aq=NaCl(aq+H2O(l H=+57.3 kJ/mol(中和熱C.S(s+O2(g=SO2(g H=-296.8 kJ/mol(反應(yīng)熱D.2NO2=O2+2NO H=+116.2 kJ/mol(反應(yīng)熱【類題拓展】1、判斷表示燃燒熱的熱化學(xué)方程式的正誤或進(jìn)行燃燒熱的計算要注意兩點(diǎn):一是1 mol 物質(zhì)完全燃燒;二是生成穩(wěn)定化合物,如C CO 2(g H2(gH2O(lS SO2(g等。2、H=-57.3 kJ·mol-1是稀的強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的中和熱,如有弱酸或弱堿參與反應(yīng),中和熱小于57.3 kJ·mol-1;如

9、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿中有濃度很大的,則中和熱大于57.3 kJ·mol-1。三、反應(yīng)熱的計算1、(題型一:已知一定量的物質(zhì)參加反應(yīng)放出的熱量,計算反應(yīng)熱,寫出其熱化學(xué)反應(yīng)方程式。例1 將0.3mol的氣態(tài)高能燃料乙硼烷(B2H6在氧氣中燃燒,生成固態(tài)三氧化二硼和液態(tài)水,放出649.5kJ熱量,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_。又已知:H2O(g=H2O(l;H2=-44.0kJ/mol,則11.2L(標(biāo)準(zhǔn)狀況乙硼烷完全燃燒生成氣態(tài)水時放出的熱量是_kJ。練習(xí).已知充分燃燒a g乙炔氣體時生成1mol二氧化碳?xì)怏w和液態(tài)水,并放出熱量b kJ,則乙炔燃燒的熱化學(xué)方程式正確的是A. 2C2H2(g+5O2(

10、g=4CO2(g+2H2O(l;H=-2b kJ / molB. C2H2(g+5/2O2(g=2CO2(g+H2O(l;H=2b kJ / molC. 2C2H2(g+5O2(g=4CO2(g+2H2O(l;H=-4b kJ / molD. 2C2H2(g+5O2(g=4CO2(g+2H2O(l;H=b kJ / mol2、(題型二:利用蓋斯定律求反應(yīng)熱科學(xué)家蓋斯曾提出:“不管化學(xué)過程是一步完成或分幾步完成,這個總過程的熱效應(yīng)是相同的?！崩蒙w斯定律可測某些特別反應(yīng)的熱效應(yīng)。合理設(shè)計反應(yīng)途徑若2H ,則有: H = H 1+ H 2。 例題(2010·廣東高考·T9

11、83;4分在298K 、100kPa 時,已知:2222(g2(H O g O H g =+ 1H22(g(g2l(gCl H HC += 2H2222(g2(g4l(g(gCl H O HC O +=+ 3H則3H 與1H 和2H 間的關(guān)系正確的是A.3H =1H +22HB. 3H =1H +2HC. 3H =1H -22HD. 3H =1H - 2H練習(xí).由金紅石(TiO 2制取單質(zhì)Ti ,涉及到的步驟為:TiO 2TiCl 4Ar C /800/0鎂Ti已知: C (s +O 2(g =CO 2(g ; H =-393.5 kJ·mol -1 2CO (g +O 2(g =2

12、CO 2(g ; H =-566 kJ·mol -1 TiO 2(s +2Cl 2(g =TiCl 4(s +O 2(g ; H =+141 kJ·mol -1則TiO 2(s +2Cl 2(g +2C (s =TiCl 4(s +2CO (g 的H = 。3、(題型三:根據(jù)一定量的物質(zhì)參加反應(yīng)放出的熱量(或根據(jù)已知的熱化學(xué)方程式,進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)熱的計算或比較大小練習(xí): 已知下列兩個熱化學(xué)方程式:H 2 (g + 1/2 O 2(g = H 2O (l H =-285.8 kJ·mol -1C 3H 8(g+5O 2(g = 3 CO 2(g +4H 2O (l H

13、 =-2220.0 kJ·mol -1實(shí)驗(yàn)測得氫氣和丙烷的混合氣體共5 mol ,完全燃燒時放熱3847kJ ,則混合氣體中氫氣和丙烷的體積比是_,兩者放出的熱量之比約為_A 、1:3B 、3:1C 、1:4D 、5:13練習(xí); 已知:(22g CO g O s C =+;mol kJ H /5.393-=(21(222l O H g O g H =+;mol kJ H /8.241-=欲得到相同的熱量,需分別燃燒固體碳和氫氣的質(zhì)量比約為A. 2:3.25B. 12:3.25C. 1:1D. 393.5:241.84、(題型四:反應(yīng)熱大小比較練習(xí):在同溫同壓下,下列各組熱化學(xué)方程式中

14、,12Q Q >的是 A. (2(2222g O H g O g H =+ m o l kJ Q H /1-=(2(2222l O H g O g H =+ m o l kJ Q H /2-=B. (22g SO g O g S =+ m o l kJ Q H /1-=(22g SO g O s S =+ m o l kJ Q H /2-= C.(21(2g CO g O s C =+ m o l kJ Q H /1-= (22g CO g O s C =+ m o l kJ Q H /2-=D.(2(22g HCl g Cl g H =+ m o l kJ Q H /1-= (21(2

15、122g HCl g Cl g H =+ m o l kJ Q H /2-= 5 、(題型五:根據(jù)鍵能計算反應(yīng)熱練習(xí):CH 3CH 3CH 2=CH 2+H 2;有關(guān)化學(xué)鍵的鍵能如下。化學(xué)鍵 C -H C =C C -C H -H鍵能(kJ/mol 414.4 615.3 347.4 435.3試計算該反應(yīng)的反應(yīng)熱 練習(xí):化學(xué)反應(yīng)的能量變化(H 與反應(yīng)物和生成物的鍵能有關(guān)。鍵能可以簡單的理解為斷開1 mol 化學(xué)鍵時所需吸收的能量。下表是部分化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù): 已知白磷的燃燒熱為2378.0 kJ/mol ,白磷完全燃燒的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)如上圖所示,則上表中X = ?！靖呖颊骖}探究】1.(2010&#

16、183;重慶高考· T12·6分已知2H (g +2Br (l=2HBr ;H=-72KJ/mol ,蒸發(fā)1mol 2Br (l需要吸收的能量為30KJ ,其它相關(guān)數(shù)據(jù)如下表:2H (g 2Br (g HBr (g 1mol 分子中的化學(xué)鍵斷裂時需要吸收的能量/ KJ 436 a 369則表中a 為A. 404B. 260C. 230D.200【思路點(diǎn)撥】利用鍵能來計算反應(yīng)熱時,H=反應(yīng)物的鍵能之和-生成物的鍵能之和。2.(2010·山東高考·T9·4分下列與化學(xué)反應(yīng)能量變化相關(guān)的敘述正確的是A .生成物總能量一定低于反應(yīng)物總能量B .放熱反應(yīng)

17、的反應(yīng)速率總是大于吸熱反映的反應(yīng)速率C .應(yīng)用蓋斯定律,可計算某些難以直接測量的反應(yīng)焓變D .同溫同壓下,2H (g +2Cl (g = 2HCl (g 在光照和點(diǎn)燃條件下的H 不同【思路點(diǎn)撥】弱酸的電離是一個吸熱過程。4.(2010·天津高考·T1·6分以節(jié)能減排為基礎(chǔ)的低碳經(jīng)濟(jì)是保持社會可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略舉措。下列做法違背發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的是A .發(fā)展氫能和太陽能B .限制塑料制品的使用C .提高原子利用率,發(fā)展綠色化學(xué)D .盡量用純液態(tài)有機(jī)物代替水作溶劑【思路點(diǎn)撥】理解低碳經(jīng)濟(jì)的概念。所謂低碳經(jīng)濟(jì),是指在可持續(xù)發(fā)展理念指導(dǎo)下,通過技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、新能

18、源開發(fā)等多種手段,盡可能地減少煤炭石油等高碳能源消耗,減少溫室氣體排放,達(dá)到經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)雙贏的一種經(jīng)濟(jì)發(fā)展形態(tài)。發(fā)展氫能和太陽能,限制塑料的使用和發(fā)展綠色化學(xué),都符合低碳經(jīng)濟(jì)。5.(2010·北京高考·T26·14分某氮肥廠氨氮廢水中的氮元素多以NH 4+和NH 3·H 2O 的形式存在,該廢水的處理流程如下: (1 過程:加NaOH 溶液,調(diào)節(jié)pH 至9后,升溫至30,通空氣將氨趕出并回收。用離子方程式表示加NaOH 溶液的作用: 。用化學(xué)平衡原理解釋通空氣的目的: 。(2 過程:在微生物作用的條件下,NH 4+經(jīng)過兩步反應(yīng)被氧化成3NO -。兩步反應(yīng)的能量變化示意圖如下: 第一步反應(yīng)是 反應(yīng)(選題“放熱”或“吸熱”,判斷依據(jù) 。1mol NH 4+(aq全部氧